电源变换器中电流模式和电压模式相互转化

电源变换器中电流模式和电压模式相互转化

电源变换器中电流模式和电压模式相互转化

摘要：本文先简单的介绍了电流模式和电压模式的工作原理和这两种工作模式它们各自的优缺点；然后探讨了理想的电压模式利用输出电容 ESR 取样加入平均电流模式和通过输入电压前馈加入电流模式的工作过程。也讨论了电流模式在输出轻载或无负载时，在使用大的电感或在占比大于 0.5 加入斜坡补偿后，系统会从电流模式进入电压模式工作过程。 关键词：电流模式，电压模式，转化，斜坡补偿

Mutual Variation between Current Mode and Voltage Mode in Power Supply Converter (AOS Semiconductor Co., Ltd., Shanghai 201203)

Abstract: The operation principle and features of current mode and voltage mode are introduced in this paper. The converter at voltage mode will own good dynamic performances of current mode when current signal via ESR of output capacitance or input voltage forward feedback is imposed into control loop of voltage mode. The converter at current mode will go into voltage mode at light or no load, high value inductance or slope compensation with above 0.5 duty cycle.

Key words: Current mode, Voltage mode, Alternation, Slope Compensation

目前，电压模式和电流模式是开关电源系统中常用的两种控制类型。通常在讨论这两种工作模式的时候，所指的是理想的电压模式和电流模式。电流模式具有动态响应快、稳定性好和反馈环容易设计的优点，其原因在于电流取样信号参与反馈，抵消了由电感产生的双极点中的一个极点，从而形成单阶的系统；但正因为有了电流取样信号，系统容易受到电流噪声的干扰而误动作。电压模式由于没有电流取样信号参与反馈，系统也就不容易受到电流噪 声的干扰。

然而，在实际的应用中，通常看似为电压模式的开关电源系统，即系统没有使用电流取样电阻检测电流信号，但也会采用其它的方式引入一定程度的电流反馈，从而提高系统动态响，如：利用输出电容 ESR 取样加入平均电流模式，通过输入电压前馈加入电流模式。另一方面，看似为电流模式的开关电源系统，在输出轻载或无负载时，系统会从电流模式进入电压模式。在使用大的电感时，或在占比大于 0.5 加入斜坡补偿后，系统会从电流模式向电压模式过渡。本文将讨论这些问题，从而帮助工程师在遇到系统不稳定的时候从理论上分析，找到解决问题的办法。

1 电压模式的工作原理

电压模式的控制系统如图 1 所示。反馈环路只有一个电压环，电压外环包括电压误差放大器，反馈电阻分压器和反馈补偿环节。电压误差放大器的同相端接到一个参考电压Vref，反馈电阻分压器连接到电压误差放大器反相端 VFB，反馈环节连接到 VFB和电压误差放大器的输出端 VC。输出电压微小的变化反映到 VFB管脚，VFB管脚电压与参考电压的差值被电压误差放大器放大，然后输出，输出值为 VC。

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